PDC鉆頭是聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的簡稱,亦稱聚晶金剛石切削塊鉆頭或復(fù)合片齒鉆頭。從1973年美國通用電氣公司引入PDC切削塊,研制出首 個PDC鉆頭后,PDC鉆頭便以其鉆速快、壽命長、進尺高等優(yōu)勢,在石油鉆井中得到了廣泛的應(yīng)用。幾乎所有鉆頭制造商都采用了這一技術(shù),開始生產(chǎn)自己的PDC鉆頭系列。
1)PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)特點
PDC鉆頭由鉆頭體、PDC切削齒和噴嘴等部分組成,按結(jié)構(gòu)與制造工藝的不同分為鋼體和胎體兩大系列。
鋼體PDC鉆頭的整個鉆頭體都采用中碳鋼材料并采用機械 制造工藝加工成形。在鉆頭工作面上鉆孔,以壓入緊配合方式將PDC切削齒固緊在鉆頭冠部。鉆頭冠部采用表面硬化工藝(噴涂碳化鎢耐磨層、滲碳等)進行處理,以增強其耐沖蝕能力。這種鉆頭的主要優(yōu)點是制造工藝簡單;缺點是鉆頭體不耐沖蝕,切削齒難以固牢,目前應(yīng)用較少。
胎體PDC鉆頭的鉆頭體上部為鋼體,下部為碳化鎢耐磨合金 胎體,采用粉末冶金燒結(jié)工藝制造成型。用低溫焊料將PDC切削齒焊接在胎體預(yù)留窩槽上。碳化鎢胎體硬度高,耐沖蝕,因而胎體PDC鉆頭壽命長,進尺高,目前應(yīng)用比較廣泛。
2)PDC鉆頭的工作原理
PDC鉆頭是以切削方式破碎巖石。能自銳的切削齒在鉆壓的作用下很容易切入地層,在扭矩的作用下向前移動剪切巖石。多個PDC切削齒同時工作,井底巖石的自由面多,巖石在剪切作用下也容易破碎,因此破巖效率高,鉆進速度快。
3)PDC鉆頭的正確使用
PDC鉆頭在大段均質(zhì)的軟到中硬地層中使用效果最好。不適合鉆礫石層和軟硬交錯地層。
采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量鉆進,鉆頭使用效果好。
鉆頭下井前,井底要清潔,確保無金屬落物。
鉆頭剛下井時,要采用小鉆壓和低轉(zhuǎn)速跑和,待形成井底后恢復(fù)正常鉆進。